JP2014001773A - 発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法、並びに、発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡樹脂積層金属板に締結した際の締結具の軸力を向上させ、締結具を容易に締結する。
【解決手段】発泡樹脂積層金属板の構造体１０２は、発泡樹脂が一対の金属板１２の間に配置されて発泡樹脂層１１が形成された発泡樹脂積層金属板１０と、一対の金属板１２の両面に設けられた凹部１４と、凹部１４を貫通して形成されたパイロット孔１３と、貫通孔２１のあいた一対の当て板２０と、を備える。凹部１４において、発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域１５を設けて一対の金属板１２が当接され、凹部１４のパイロット孔１３と重なる位置に、貫通孔２１のあいた一対の当て板２０が配置される。当て板２０には締結具としてリベット３０が固定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、対向する一対の金属板の間に熱可塑性樹脂発泡材を挟み込んだ発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法、並びに、発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法に関する。

アルミニウムなどからなる一対の金属板を対向させ、その間にＰＰやＰＥなどの熱可塑性樹脂発泡材を挟み込んだ複合パネルは、軽量ながら強度や耐熱性に優れており、これを所望の形状に成形加工した複合パネル成形体が建築部材や機械部材などとして広く利用されている。

このような複合パネル成形体を被固定部材上に取り付けようとするとき、一般的なパネル成形体のように、成形体の厚さ方向に貫通する貫通孔を設けて被固定部材との間でボルト締めをしようとしても、熱可塑性樹脂発泡材が軟質材料であるため、締め付け部において金属板がたわんでしまい、締め付け軸力を十分に得ることができない。そこで、締め付け軸方向の熱可塑性樹脂発泡材を取り除いた上で、一対の金属板のうちの一方と被固定部材との間をボルト締めしてパネル成形体を被固定部材上に固定する技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、樹脂を取り除くようにして座繰り穴を設けて、一対の金属板のうちの一方と被固定部材との間をボルト締めする複合パネル成形体の固定構造が開示されている。特許文献１に示す技術では、複合パネルの一対の金属板を貫通する貫通孔を設けるとともに、一対の金属板のうちの一方から熱可塑性樹脂に達する座繰り穴を設けて樹脂を取り除き、該座繰り穴から貫通孔にボルトを入れて、一対の金属板のうちの他方と被固定部材との間をボルト締めするものである。

また、特許文献２には、締結具を用いた複合パネル成形体の固定構造が開示されている。特許文献２に示す技術では、複合パネルの一対の金属板を貫通する貫通孔を設けるとともに、この貫通孔に一対の金属板のうちの一方の表側からフランジを端部に有する管状の締結具を挿入する。一端部のフランジが該金属板の表側に当接した状態で、他端部から該締結具を軸線方向に圧縮せしめると、フランジ近傍の軸部が径方向に拡がるように塑性変形し、該金属板がフランジと塑性変形部との間に挟み込まれるようにして締結具と該金属板が固着される。この締結具をさらに被固定部材にボルトなどで固定することで、締結具を介して複合パネル成形体を被固定部材上に固定できるものである。

また、特許文献３には、締結具（締結具としての被固定部材上に設けられた締結部）を用いた複合パネル成形体の固定構造が開示されている。特許文献３に示す技術では、一対の金属板の両方と締結具（ボルトとナット）８とを固着させている。詳細には、複合パネルの一対の金属板を貫通する貫通孔を設けるとともに、この貫通孔に一対の金属板のうちの一方の表側からつば部を端部に有する管状の締結具を挿入する。被固定部材につば部を該金属板の表側に当接させた状態で、管状の締結具の内部につば部側からボルトを挿通しナットを締め込む。これにより締結具のつば部と反対側の端部にもフランジが形成される。更に、ナットを締め込むと、締結具の胴部が一対の金属板の間で径方向に拡がるように「樽型」に塑性変形する。かかる樽型変形部の側端部が一対の金属板にそれぞれに当接し、締結具のつば部及びフランジとの間で一対の金属板のそれぞれを挟み込み、締結具と一対の金属板が固着せしめられるものである。

特開２００７−１３０７７２号公報 特開２００７−１７６０１８号公報 特開２０１１−１３３０８８号公報

しかしながら、特許文献１〜３に示す技術では、締結時の軸力の低下が改善され、締結具の緩みが抑えられたものの、複合パネルに形成した貫通孔に締結具を締め込み、締結具は複合パネルに締結されている為、締結時の軸力が十分にとれず、多少の緩みが生じてしまう問題点があった。また、特許文献１〜３等従来から用いられる締結具は、ボルトナットによる締結構造のため、締結箇所が増えてくると、孔の数だけ、ねじ及びボルトのセッティング並びに締め付け作業が必要となり、工数が増加するという問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、締結が難しい発泡樹脂積層金属板において、締結具を発泡樹脂積層金属板に締結した時の軸力が十分にとれると共に、容易に締結具を締結することができる発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法、並びに、発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法を提供することである。

本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体は、発泡樹脂が一対の金属板の間に配置されて発泡樹脂層が形成された発泡樹脂積層金属板の構造体であって、一対の金属板の片面又は両面に設けられた凹部と、前記凹部を貫通して形成されたパイロット孔と、を備え、前記凹部において、前記発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した前記発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域を設けて前記一対の金属板が当接され、前記凹部の前記パイロット孔と重なる位置に、貫通孔のあいた一つまたは一対の当て板が配置されていることを特徴とする。

ここで、本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体は、前記当て板に締結具が固定されて良い。

これによると、発泡樹脂積層金属板の構造体は、一対の金属板の片面又は両面に凹部を形成し、凹部において、発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域が形成され、一対の金属板同士が当接して略密着した状態となっている。そのため、発泡樹脂層が柔軟なため、締結具の軸力が十分とれず、締結が難しかった発泡樹脂積層金属板において、一対の金属板同士を略密着させた凹部に配置された当て板に対して締結具を締結することにより、締結具を発泡樹脂積層金属板に締結する時に、高い軸力を得ることができる。また、一対の金属板の凹部に配置された当て板に対して締結具を締結する構造であるため、一対の金属板が薄い場合であっても、締結具の締結時の軸力を確保するための面積確保が可能となる。尚、溶融排除領域では、溶融した発泡樹脂が完全に排除することが望ましいが、極薄い溶融層（発泡樹脂が溶融後に固化してできた層）として一部薄く残っていても差し支えない。ごく薄い溶融層では、締結具の締結後の軸力の低下が生じないからである。

本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法は、一対の金属板の間に、加熱により所定の発泡温度に達することで発泡する未発泡状態の発泡樹脂を発泡樹脂層として配置し、前記発泡樹脂層を所定の発泡温度で発泡させて発泡樹脂積層金属板を形成し、前記一対の金属板を貫通するようにパイロット孔を形成し、前記パイロット孔に貫通孔を対向して配置させた一つまたは一対の当て板を、前記一対の金属板が互いに当接するまで加熱しながら押し当て、前記パイロット孔及び前記貫通孔から前記発泡樹脂を排除して、前記一対の金属板の片面又は両面に凹部と当該凹部に前記発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した前記発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域とを形成することを特徴とする。

また、本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法は、一対の金属板の間に、加熱により所定の発泡温度に達することで発泡する未発泡状態の発泡樹脂を発泡樹脂層として配置し、前記発泡樹脂層を所定の発泡温度で発泡させて発泡樹脂積層金属板を形成し、前記一対の金属板を貫通するようにパイロット孔を形成し、前記パイロット孔に貫通孔を対向して配置させた一つまたは一対の当て板を、前記一対の金属板が互いに当接するまで加熱しながら押し当て、前記パイロット孔及び前記貫通孔から前記発泡樹脂を排除して、前記一対の金属板の片面又は両面に凹部と当該凹部に前記発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した前記発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域とを形成し、前記当て板に締結具を固定することを特徴とする。

これによると、発泡樹脂積層金属板に対して、当て板を一対の金属板が互いに当接するまで加熱しながら押し当ることにより、一対の金属板の片面又は両面に凹部を形成し、溶融された発泡樹脂がパイロット孔及び貫通孔から排除されることで、凹部に発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域が形成され、一対の金属板同士が当接して略密着した状態となって、発泡樹脂積層金属板の構造体が製造される。そして、一対の金属板同士を当接させて略密着させた凹部に配置された当て板に対して締結具を締結している。そのため、発泡樹脂層が柔軟なため、締結具の軸力が十分とれず、締結が難しかった発泡樹脂積層金属板において、一対の金属板の凹部に配置された当て板に対して締結具を締結しているため、締結具を発泡樹脂積層金属板に締結する時に、高い軸力を得ることができる。また、一対の金属板の凹部に配置された当て板に対して締結具を締結する構造であるため、一対の金属板が薄い場合であっても、締結具の締結時の軸力を確保するための面積確保が可能となる。尚、溶融排除領域では、溶融した発泡樹脂が完全に排除することが望ましいが、極薄い溶融層（発泡樹脂が溶融後に固化してできた層）として一部薄く残っていても差し支えない。ごく薄い溶融層では、締結具の締結後の軸力の低下が生じないからである。

また、本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体は、前記締結具が、ボルト、ナット、かしめ締結ボルト、クリップ付きスタッドボルト、ピアスナット、又は、リベットであって良い。

そして、本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法は、前記締結具が、ボルト、ナット、かしめ締結ボルト、クリップ付きスタッドボルト、ピアスナット、又は、リベットであって良い。

これによると、一対の金属板の凹部に配置された当て板に対して締結具を締結する構造であるため、締結具の締結時の軸力を確保するための面積が十分に確保されているため、様々な種類の締結具を容易に締結することができる。また、ピアスナットやリベットは、打ち込むだけで締結が可能であるため、締結箇所が増えても締結具の締結を容易に行うことができる。

更に、本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手は、前記リベットが鋼材からなる本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体と、鋼材からなる被締結部材とを、前記リベットの端部においてスポット溶接により締結することを特徴とする。

本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手の製造方法は、前記リベットが鋼材からなり、本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法で製造された発泡樹脂積層金属板の構造体と、鋼材からなる被締結部材とを、前記リベットの端部においてスポット溶接により締結することを特徴とする。

これによると、締結具であるリベットと被締結部材とが鋼材から形成されており、スポット溶接により、リベットの端部と被締結部材とを締結することができるため、発泡樹脂積層金属板の金属板がどのような材料で形成されていても、リベットを介して、発泡樹脂積層金属板と被締結部材とを締結した発泡樹脂積層金属板の構造体の継手を製造することができる。

本発明の発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法、並びに、発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法では、締結が難しい発泡樹脂積層金属板において、締結具を発泡樹脂積層金属板に締結した時の軸力が十分にとれると共に、容易に締結具を締結することが可能になる。

第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体を示す断面図である。 第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体を示す断面図である。 第一の実施形態及び第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。 第三の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体を示す断面図である。 第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体を示す断面図である。 第三の実施形態及び第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体に用いる当て板を示す斜視図である。 第三の実施形態及び第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。 第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の変形例を示す断面図である。 本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手の製造方法の工程の手順を示す断面図である。 本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手を示す断面図である。 当て板に締結具としてかしめ締結ボルトを固定した場合の第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の変形例を示す断面図である。 当て板に締結具としてピアスナットを固定した場合の第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の変形例を示す断面図である。 当て板に締結具としてボルトを固定した場合の第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の変形例を示す断面図である。 当て板に締結具としてナットを固定した場合の第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の変形例を示す断面図である。 当て板に締結具としてクリップ付きスタッドボルトを固定した場合の第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の変形例を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法、並びに、発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法を実施するための形態について、具体的な一例に即して説明する。尚、以下に説明するものは、例示したものにすぎず、本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法、並びに、発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法の適用限界を示すものではない。すなわち、本発明に係る発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法、並びに、発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

［第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体］
第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体について、図１に基づいて説明する。図１は、第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体を示す断面図である。

図１に示すように、発泡樹脂積層金属板の構造体１０１は、発泡樹脂が一対の金属板１２の間に配置されて発泡樹脂層１１が形成された発泡樹脂積層金属板１０と、一対の金属板１２の両面に設けられた凹部１４と、凹部１４を貫通して形成されたパイロット孔１３と、貫通孔２１のあいた一対の当て板２０と、を備えている。

ここで、一対の金属板１２は、例えば、鋼板、アルミ合金板、工業用プラスチックまたはそれらの積層板などで形成される。また、一対の金属板１２と発泡樹脂層１１とは、接着剤により接着されてもよいし、加熱・加圧することで熱融着されても良い。発泡樹脂積層金属板１０は、発泡樹脂層１１を所定の発泡温度で発泡させて形成される。

パイロット孔１３は、ドリルなどの貫通孔加工工具により、一対の金属板１２及び発泡樹脂層１１を貫通するように、例えば円形状に形成される。尚、パイロット孔１３は、一対の金属板１２及び発泡樹脂層１１の双方を貫通していなくても良く、一対の金属板１２の少なくとも一方が発泡樹脂層１１まで貫通するように設けられれば良い。

また、一対の金属板１２は、凹部１４において互いに当接している。そして、凹部１４において、発泡樹脂層１１は、発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域１５を設けている。ここで、溶融排除領域１５では、溶融した発泡樹脂が完全に排除することが望ましいが、極薄い溶融層（発泡樹脂が溶融後に固化してできた層）として一部薄く残っていても差し支えない。ごく薄い溶融層では、締結具の締結後の軸力の低下が生じないからである。

また、凹部１４は、一対の金属板１２の両面に設けられるのに限らず、一対の金属板１２の片面に設けられてもう一方の面は平面であっても良い。

一対の当て板２０は、貫通孔２１が凹部１４のパイロット孔１３と重なる位置に配置されている。即ち、パイロット孔１３と貫通孔２１とが同軸となるように配置される。尚、当て板２０は一対でなくてもよく、一つだけであっても良い。当て板２０が一つの場合は、パイロット孔１３と貫通孔２１とが同軸となるように、一つの当て板２０が凹部１４の片面に配置される。また、凹部１４が一対の金属板１２の片面のみに設けられ、当て板２０が一つである場合は、当て板２０は必ず一対の金属板１２の片面のみに設けられる凹部１４に配置される。

ここで、一対の当て板２０は、例えば、鋼板、アルミ合金板、工業用プラスチックまたはそれらの積層板などで、例えば、円形状の平板として形成される。また、貫通孔２１は、ドリルなどの貫通孔加工工具により当て板２０に予め貫通するように形成される。また、貫通孔２１は、パイロット孔１３とほぼ同じかそれ以上の大きさで形成されることが好ましい。

一対の当て板２０と一対の金属板１２の凹部１４とが接触する面には、それぞれ、予め、図示しない熱硬化性樹脂層と加熱により熱硬化性樹脂層と一体となる粘着層が形成されて良い（図示せず）。これにより、一対の当て板２０と凹部１４とが、加熱されて硬化して一体となり、一対の当て板２０と凹部１４とが強力に接合される。

［第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体］
次に、第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体について、図２に基づいて説明する。図２は、第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体を示す断面図である。尚、図１に示す第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体と同じ部材については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図２に示すように、第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体１０２は、図１に示す第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体１０１の一対の当て板２０の貫通孔２１に対し、一対の当て板２０及び凹部１４を板厚方向に貫通するように、締結具であるフランジを有する鋼材のリベット３０を固定して構成される。

ここで、リベット３０の一対の当て板２０と対向する面の断面は、パイロット孔１３及び貫通孔２１と同じかパイロット孔１３及び貫通孔２１よりも大きく形成される。また、リベット３０のパイロット孔１３及び貫通孔２１と対向する軸部の径は、パイロット孔１３及び貫通孔２１よりも大きい径となるように形成される。リベット３０は、一対の当て板２０の貫通孔２１に対して打ち込み、一対の当て板２０及び凹部１４を板厚方向に貫通して、リベット３０がかしめ締結される。締結具として用いるリベット３０は、例えば、特開２００９−２８５６７８号公報に示すリベットを適用することができる。

また、締結具は、リベット３０の他、かしめ締結ボルト、ピアスナット、ボルト、ナット、クリップ付きスタッドボルト等を用いることができる。ここで、締結具として、かしめ締結ボルト、ピアスナット、ボルト、ナット、クリップ付きスタッドボルトを用いた場合の第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の変形例について、図１１〜図１５に基づいて説明する。図１１〜図１５は、それぞれ、締結具として、かしめ締結ボルト、ピアスナット、ボルト、ナット、クリップ付きスタッドボルトを固定した場合の第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の変形例を示す断面図である。

締結具としてかしめ締結ボルト３１を用いる場合は、図１１に示すように、ボルト頭部の裏面に形成された格子状の溝が、当て板２０に強固に喰い込まれることにより、当て板２０にかしめ締結して固定して、発泡樹脂積層金属板の構造体１０３を形成する。

また、締結具としてピアスナット３２を用いる場合は、図１２に示すように、パンチとダイス（図示せず）を用いてピアスナット３２を当て板２０に取り付ける際に、ダイスの突起部により当て板２０をピアスナット３２の懐に充填されて強固に固着させることで、当て板２０に固定して、発泡樹脂積層金属板の構造体１０４を形成する。

また、締結具としてボルト３３またはナット３４を用いる場合は、図１３及び図１４に示すように、当て板２０との接着面に接着剤又は接着シート等を用いることにより、ボルト３３またはナット３４を当て板２０に固定して、発泡樹脂積層金属板の構造体１０５，１０６を形成する。

また、締結具としてクリップ付きスタッドボルト３５を用いる場合は、図１５に示すように、クリップとボルトのヘッド部とで当て板２０を挟みこみことにより、クリップ付きスタッドボルト３５を当て板２０に固定して、発泡樹脂積層金属板の構造体１０７を形成する。クリップ付きスタッドボルト３５は、例えば、特２０１２−８７８４８号公報に示すスタッドボルトを適用することができる。

尚、必要であれば、締結具を取り付ける際、締結具の種類に応じて、一対の当て板２０の貫通孔２１及び凹部１４のパイロット孔１３に対して加工を行う。また、上記締結具は例示に過ぎず、本発明に適用できる締結具は、リベット、かしめ締結ボルト、ピアスナット、ボルト、ナット、クリップ付きスタッドボルトに限定されない。

［第一の実施形態及び第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法］
次に、図３に基づいて、第一の実施形態及び第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法について説明する。図３は、第一の実施形態及び第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法の工程の手順を示す断面図である。尚、図１に示す第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体及び図２に示す第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体と同じ部材については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図３（ａ）に示すように、一対の金属板１２の間に、未発泡状態の発泡樹脂を発泡樹脂層１１として、一対の金属板１２と一体に配置する。そして、発泡樹脂層１１を所定の発泡温度で発泡させ、発泡樹脂積層金属板１０を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、発泡樹脂積層金属板１０に、一対の金属板１２及び発泡樹脂層１１を貫通する円形状のパイロット孔１３を、ドリルなどの貫通孔加工工具により形成する。

次に、図３（ｃ）に示すように、パイロット孔１３とほぼ同じかそれ以上の大きさの円形状で形成された貫通孔２１を有する一対の当て板２０を、一対の金属板１２のパイロット孔１３に貫通孔２１を対向させて、一対の金属板１２の両面に配置する。即ち、パイロット孔１３と貫通孔２１とが同軸となるように、一対の当て板２０が発泡樹脂積層金属板１０の両面に配置される。

また、一対の当て板２０の一対の金属板１２と接触する面には、予め、図示しない熱硬化性樹脂層が形成される。そして、一対の金属板１２の一対の当て板２０と接触する面には、予め、加熱により熱硬化性樹脂層と一体となる粘着層が形成される（図示せず）。

次に、図３（ｄ）に示すように、一対の金属板１２が互いに当接するまで、一対の当て板２０を加熱しながら挟み込むように押し当て、一対の金属板１２に凹部１４を形成するとともに、パイロット孔１３及び貫通孔２１から溶融された発泡樹脂を排除して、発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域１５を形成する。

ここで、一対の金属板１２の凹部１４と一対の当て板２０の接触面には、一対の当て板２０に設けられた熱硬化性樹脂層と、一対の金属板１２に設けられた粘着層とが加熱により硬化して一体となり、一対の当て板２０が一対の金属板１２の凹部１４に接着する。これにより、一対の当て板２０と一対の金属板１２の凹部１４とが強力に接合されるため、当て板１２全体の強度が向上するため、締結具を発泡樹脂積層金属板１に締結する時に、更に高い軸力を得ることができる。

また、貫通孔２１は、パイロット孔１３と同じかそれ以上の大きさで形成されているため、発泡樹脂層１１からパイロット孔１３を介して排除される発泡樹脂がパイロット孔１３に滞留することを防止することができる。

以上の図３（ａ）から図３（ｄ）までの工程により、図１に示す第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体１０１が製造される。

更に、図３（ｄ）までの工程で製造された図１に示す第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体１０１において、図３（ｅ）に示すように、一対の当て板２０の貫通孔２１に対し、一対の当て板２０及び凹部１４を板厚方向に貫通するように、締結具であるフランジを有する鋼材のリベット３０を取り付けて固定する。ここで、リベット３０の一対の当て板２０と対向する面の断面は、パイロット孔１３及び貫通孔２１と同じかパイロット孔１３及び貫通孔２１よりも大きく形成される。

そして、図３（ｆ）に示すように、リベット３０は、一対の当て板２０の貫通孔２１に対して打ち込まれ、一対の当て板２０及び凹部１４を板厚方向に貫通して、一対の当て板２０にかしめ締結される。

以上の図３（ｄ）から図３（ｆ）までの工程により、図２に示す第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体１０２が製造される。

［第三の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体］
ここで、第三の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体について、図４及び図６に基づいて、説明する。図４は、第三の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体を示す断面図である。図６は、第三の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体に用いる当て板を示す斜視図である。尚、図１に示す第一の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体及び第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体と同じ部材については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、発泡樹脂積層金属板の構造体２０１は、発泡樹脂が一対の金属板１２の間に配置されて発泡樹脂層１１が形成された発泡樹脂積層金属板１０と、一対の金属板１２の両面に設けられた凹部１４と、凹部１４を貫通して形成されたパイロット孔１３と、貫通孔２１のあいた一対の当て板２４と、を備えている。

ここで、一対の当て板２４は、例えば、鋼板、アルミ合金板、工業用プラスチックまたはそれらの積層板などで形成され、図６に示すように、絞り加工等により、平らな底面を有する凹部２２と、凹部２２を覆うように形成されたフランジ２３と、を有するカップ状に形成される。

カップ状の一対の当て板２４は、各々の底面が一対の金属板１２に対面し、且つ、貫通孔２１が凹部１４のパイロット孔１３と重なる位置に配置されている。即ち、パイロット孔１３と貫通孔２１とが同軸となるように配置される。尚、当て板２４は一対でなくてもよく、一つだけであっても良い。当て板２４が一つの場合は、パイロット孔１３と貫通孔２１とが同軸となるように、一つのカップ状の当て板２４が凹部１４の片面に配置される。

また、一対の当て板２４の凹部２２は、一対の金属板１２の凹部１４と互いに当接した状態で、フランジ２３が一対の金属板１２に面接触する深さで形成される。

また、一対の当て板２４と凹部１４が接触する面には、それぞれ、予め、図示しない熱硬化性樹脂層と加熱により熱硬化性樹脂層と一体となる粘着層が形成されて良い（図示せず）。これにより、一対の当て板２４と凹部１４とが、加熱されて硬化して一体となり、一対の当て板２４と凹部１４とが強力に接合される。

尚、カップ状の一対の当て板２４は、図６に示すように、絞り加工等により、平らな底面を有する凹部２２と、凹部２２を覆うように形成されたフランジ２３と、を有するカップ状に形成されているがそれに限らない。フランジ２３が形成されず、平らな底面を有する凹部２２を有するカップ状に形成されても良い。

［第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体］
次に、第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体ついて、図５に基づいて、説明する。図５は、第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体を示す断面図である。尚、図４に示す第三の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体と同じ部材については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図５に示すように、第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体２０２は、図４に示す第三の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体２０１の一対の当て板２４の貫通孔２１に対し、一対の当て板２４及び凹部１４を板厚方向に貫通するように、締結具であるフランジを有する鋼材のリベット３０を取り付けて固定して形成される。

ここで、リベット３０の一対の当て板２４と対向する面の断面は、パイロット孔１３及び貫通孔２１と同じかパイロット孔１３及び貫通孔２１よりも大きく形成される。また、リベット３０のパイロット孔１３及び貫通孔２１と対向する軸部の径は、パイロット孔１３及び貫通孔２１よりも大きい径となるように形成される。リベット３０は、一対の当て板２４の貫通孔２１に対して打ち込み、一対の当て板２４及び凹部１４を板厚方向に貫通して、リベットがかしめ締結される。

尚、第三の実施形態及び第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体２０１，２０２では、カップ状の一対の当て板２４の各々の底面が一対の金属板１２に対面するように配置されているがそれに限らない。カップ状の一対の当て板２４の一方の凹部２２の底面側が一対の金属板１２に対面し、他方のフランジ２３側が一対の金属板１２に対面するように配置されても良い。この場合は、第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体２０２の変形例として、図８に示すような発泡樹脂積層金属板の構造体３０２が製造される。

更に、一対の当て板は、一つがカップ状の当て板２４であって、一つが円形状の平板の当て板２０であっても良い。かかる場合は、カップ状の一対の当て板２４の凹部２２の底面側が一方の金属板１２に対面し、円形状の平板の当て板２０が他方の金属板１２に対面するように配置する。

［第三の実施形態及び第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法］
次に、第三の実施形態及び第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法について、図７に基づいて、説明する。尚、そして、図４に示す第三実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体及び図５に示す第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体と同じ部材については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図７（ａ）（ｂ）の工程は、図３に示す第一の実施形態及び第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法の図３（ａ）（ｂ）と同じ工程であって、その説明を省略する。

次に、図７（ｃ）に示すように、パイロット孔１３とほぼ同じ大きさの円形状で形成された貫通孔２１を有する一対の当て板２４を、一対の金属板１２のパイロット孔１３に貫通孔２１を対向させて、一対の金属板１２の両面に配置する。即ち、パイロット孔１３と貫通孔２１とが同軸となるように、一対の当て板２４が一対の金属板１２の両面に配置される。

また、一対の当て板２４の一対の金属板１２と接触する面には、予め、図示しない熱硬化性樹脂層が形成される。そして、一対の金属板１２の一対の当て板２０と接触する面には、予め、加熱により熱硬化性樹脂層と一体となる粘着層が形成される（図示せず）。

次に、図７（ｄ）に示すように、フランジ２３が一対の金属板１２に面接触するまで、一対の当て板２４を加熱しながら挟み込むように押し当て、一対の金属板１２に凹部１４を形成するとともに、パイロット孔１３及び貫通孔２１から溶融された発泡樹脂を排除して、発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域１５を形成する。

ここで、一対の金属板１２の凹部１４と一対の当て板２４の接触面には、一対の当て板２４に設けられた熱硬化性樹脂層と、一対の金属板１２に設けられた粘着層とが加熱により硬化して一体となり、一対の当て板２４が一対の金属板１２の凹部１４に接着する。これにより、一対の当て板２４と一対の金属板１２の凹部１４とが強力に接合されるため、当て板２４全体の強度が向上するため、締結具を発泡樹脂積層金属板１に締結する時に、更に高い軸力を得ることができる。

以上の図７（ａ）から図７（ｄ）までの工程により、図４に示す第三の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体２０１が製造される。

更に、図７（ｄ）までの工程で製造された図４に示す第三の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体２０１において、図７（ｅ）に示すように、一対の当て板２４の貫通孔２１に対し、一対の当て板２４及び凹部１４を板厚方向に貫通するように、締結具であるフランジを有する鋼材のリベット３０を取り付けて固定する。ここで、リベット３０の一対の当て板２４と対向する面の断面は、パイロット孔１３及び貫通孔２１と同じかパイロット孔１３及び貫通孔２１よりも大きく形成される。

そして、図７（ｆ）に示すように、リベット３０は、一対の当て板２４の貫通孔２１に対して打ち込まれ、一対の当て板２４及び凹部１４を板厚方向に貫通して、一対の当て板２４にかしめ締結される。

以上の図７（ｄ）から図７（ｆ）までの工程により、図５に示す第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体２０２が製造される。

［本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法］
ここで、本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法ついて、図９及び図１０に基づいて、説明する。図９は、本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手の製造方法の工程の手順を示す断面図である。図１０は、本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手を示す断面図である。

まず、図１０に基づいて、本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手について説明する。

図１０に示すように、本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手４０は、上述の当て板に締結具としてリベット３０を固定した状態の第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体１０２と、被締結部材である鋼板４１と、を備えている。

ここで、リベット３０及び鋼材４１は鋼材からなる。そして、リベット３０及び鋼板４１は、リベット３０の端部においてスポット溶接により溶接ナゲット４３が形成されて締結されている。

次に、図９に基づいて、本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手４０の製造方法について説明する。

図９（ａ）に示すように、上述の第二の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法により製造された発泡樹脂積層金属板の構造体１０２（図３参照）と被締結部材である鋼板４１とを、鋼材のリベット３０の位置にて重ね合わせ、鋼板４１の側（図９（ａ）の上面側）と、リベット３０側（図９（ａ）の下面側）の各々を、スポット溶接電極４２で挟持して、加圧する。そして、スポット溶接電極４２同士を、鋼材のリベット３０を介して通電する。

図９（ｂ）に示すように、スポット溶接電極４２同士を、鋼材のリベット３０を介して通電することによって、リベット３０と鋼板４１との界面範囲において溶接ナゲット４３が形成される。以上により、図９（ｂ）及び図１０に示すように、発泡樹脂積層金属板の構造体１０２の当て板２０に固定されたリベット３０の端部と、鋼板４１と、がスポット溶接により溶接ナゲット３２で締結されて、本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手４０が製造される。

このように、第一〜第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体１０１〜１０７，２０１，２０２，３０２によれば、発泡樹脂積層金属板１０に対して、一対の金属板１２の両面に凹部１４を形成し、凹部１４において、発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域１５が形成され、一対の金属板１２同士が当接して略密着した状態となっている。そのため、発泡樹脂層１１が柔軟なため、締結具の軸力が十分とれず、締結が難しかった発泡樹脂積層金属板１０において、一対の金属板１２同士を略密着させた凹部１４に配置された当て板２０，２４に対して締結具を締結することにより、締結具を発泡樹脂積層金属板１０に締結する時に、高い軸力を得ることができる。また、一対の金属板１２の凹部１５に配置された当て板２０，２４に対して締結具を締結する構造であるため、一対の金属板１２が薄い場合であっても、締結具の締結時の軸力を確保するための面積確保が可能となる。

また、第一〜第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法によれば、当て板２０，２４を一対の金属板１２が互いに当接するまで加熱しながら押し当ることにより、一対の金属板１２の両面に凹部１４を形成し、溶融された発泡樹脂がパイロット孔１３及び貫通孔２１から排除されることで、凹部１４に発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域１５が形成され、一対の金属板同士１２が略密着した状態となって、発泡樹脂積層金属板の構造体が製造される。そして、一対の金属板１２同士を略密着させた凹部１４に配置された当て板２０，２４に対して締結具であるリベット３０を締結している。そのため、発泡樹脂層１１が柔軟なため、締結具の軸力が十分とれず、締結が難しかった発泡樹脂積層金属板１０において、一対の金属板１２同士を当接させてが略密着させた当て板２０，２４に対してリベット３０を締結しているため、締結具を発泡樹脂積層金属板１０に締結する時に、高い軸力を得ることができる。また、一対の金属板１２の凹部１５に配置された当て板２０，２４に対して締結具を締結する構造であるため、一対の金属板１２が薄い場合であっても、締結具の締結時の軸力を確保するための面積確保が可能となる。

また、第一〜第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法によれば、発泡樹脂積層金属板１０の一対の金属板１２の当て板２０，２４と接触する面には、予め、加熱により熱硬化性樹脂層と一体となる粘着層が形成されることより、当て板２０，２４を加熱しながら押し当ててパイロット孔１３及び貫通孔２１から発泡樹脂を排除して、一対の金属板１２に凹部１４と発泡樹脂層１１に溶融排除領域１５とを形成させる際に、当て板２０，２４と凹部１４との接触面の粘着層と熱硬化性樹脂層とが同時に加熱されて硬化して一体となり、当て板２０，２４と凹部１４とが強力に接合されるため、当て板２０，２４全体の強度が向上する。そのため、発泡樹脂積層金属板１０に締結具を締結する時に、更に高い軸力を得ることができる。

更に、第一〜第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法によれば、一対の金属板１２の凹部１４に配置された当て板２０，２４に対して締結具を締結する構造であるため、締結具の締結時の軸力を確保するための面積が十分に確保されているため、リベット３０、かしめ締結ボルト３１、ピアスナット３２、ボルト３３、ナット３４、クリップ付きスタッドボルト３５等、様々な種類の締結具を容易に締結することができる。また、締結具としてリベット３０、かしめ締結ボルト３１、ピアスナット３２を用いた場合、打ち込むだけで締結が可能であるため、締結箇所が増えても締結具の締結を容易に行うことができる。

また、第三及び第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体及びその製造方法によれば、当て板２４をカップ状に形成し、一対の金属板に設けられた凹部１４と溶融排除領域１５とを凹部２２に沿った形状とすることにより、当て板２４が局部的な曲げ荷重にも耐えられる構造となり、締結具であるリベット３０の強度が向上する。

また、本実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体の継手及びその製造方法によれば、締結具であるリベット３０と被締結部材である鋼板４１とが鋼材から形成されており、スポット溶接により、リベット３０の端部と鋼板４１とを締結することができるため、発泡樹脂積層金属板１０の一対の金属板１２がどのような材料で形成されていても、リベット３０を介して、発泡樹脂積層金属板１０と被締結部材である鋼板４１とを締結した発泡樹脂積層金属板の構造体の継手４０を製造することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

上述の第一〜第四の実施形態に係る発泡樹脂積層金属板の構造体とその製造方法では、一対の当て板２０，２４の発泡樹脂積層金属板１０と接触する面には、予め、図示しない熱硬化性樹脂層が形成され、発泡樹脂積層金属板１０の一対の金属板１２の一対の当て板２０，２４と接触する面には、予め、加熱により熱硬化性樹脂層と一体となる粘着層が形成されるがそれに限らない。例えば、当て板２０，２４の一対の金属板１２と接触する面の表面に、予め、粘着層を有する樹脂シートが装着されていても良い。これによると、当て板２０，２４を加熱しながら押し当ててパイロット孔１３及び貫通孔２１から発泡樹脂を排除して、凹部１４と溶融排除領域１５とを形成させる際に、当て板２０，２４と一対の金属板１２との接触面の表面に装着された粘着層を有する樹脂シートも同時に加熱されて圧力がかかり、当て板２０，２４と一対の金属板１２とが接着するため、当て板２０，２４が一対の金属板１２と接着した領域に対して締結具を締結することになり、より高い軸力を得ることができる。

１０ 発泡樹脂積層金属板
１１ 発泡樹脂層
１２ 一対の金属板
１３ パイロット孔
１４ 凹部
１５ 溶融排除領域
２０ 当て板
２１ 貫通孔
２２ 凹部
２３ フランジ
２４ 当て板
３０ リベット（締結具）
３１ かしめ締結ボルト（締結具）
３２ ピアスナット（締結具）
３３ ボルト（締結具）
３４ ナット（締結具）
３５ クリップ付きスタッドボルト（締結具）
４０ 発泡樹脂積層金属板の構造体の継手
４１ 鋼板（被締結部材）
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７，２０１，２０２，３０２ 発泡樹脂積層金属板の構造体

Claims (8)

1. 発泡樹脂が一対の金属板の間に配置されて発泡樹脂層が形成された発泡樹脂積層金属板の構造体であって、
   一対の金属板の片面又は両面に設けられた凹部と、
   前記凹部を貫通して形成されたパイロット孔と、を備え、
   前記凹部において、前記発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した前記発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域を設けて前記一対の金属板が当接され、
   前記凹部の前記パイロット孔と重なる位置に、貫通孔のあいた一つまたは一対の当て板が配置されていることを特徴とする発泡樹脂積層金属板の構造体。
2. 前記当て板に締結具が固定されていることを特徴とする請求項１に記載の発泡樹脂積層金属板の構造体。
3. 前記締結具が、ボルト、ナット、かしめ締結ボルト、クリップ付きスタッドボルト、ピアスナット、又は、リベットであることを特徴とする請求項２に記載の発泡樹脂積層金属板の構造体。
4. 前記リベットが鋼材からなる請求項３に記載の発泡樹脂積層金属板の構造体と、鋼材からなる被締結部材とを、前記リベットの端部においてスポット溶接により締結することを特徴とする発泡樹脂積層金属板の構造体の継手。
5. 一対の金属板の間に、加熱により所定の発泡温度に達することで発泡する未発泡状態の発泡樹脂を発泡樹脂層として配置し、
   前記発泡樹脂層を所定の発泡温度で発泡させて発泡樹脂積層金属板を形成し、
   前記一対の金属板を貫通するようにパイロット孔を形成し、
   前記パイロット孔に貫通孔を対向して配置させた一つまたは一対の当て板を、前記一対の金属板が互いに当接するまで加熱しながら押し当て、前記パイロット孔及び前記貫通孔から前記発泡樹脂を排除して、前記一対の金属板の片面又は両面に凹部と当該凹部に前記発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した前記発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域とを形成することを特徴とする発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法。
6. 一対の金属板の間に、加熱により所定の発泡温度に達することで発泡する未発泡状態の発泡樹脂を発泡樹脂層として配置し、
   前記発泡樹脂層を所定の発泡温度で発泡させて発泡樹脂積層金属板を形成し、
   前記一対の金属板を貫通するようにパイロット孔を形成し、
   前記パイロット孔に貫通孔を対向して配置させた一つまたは一対の当て板を、前記一対の金属板が互いに当接するまで加熱しながら押し当て、前記パイロット孔及び前記貫通孔から前記発泡樹脂を排除して、前記一対の金属板の片面又は両面に凹部と当該凹部に前記発泡樹脂が存在しないかあるいは溶融した前記発泡樹脂が薄い層の状態で存在する溶融排除領域とを形成し、
   前記当て板に締結具を固定することを特徴とする発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法。
7. 前記締結具が、ボルト、ナット、かしめ締結ボルト、クリップ付きスタッドボルト、ピアスナット、又は、リベットであることを特徴とする請求項６に記載の発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法。
8. 前記リベットが鋼材からなり、請求項７に記載の発泡樹脂積層金属板の構造体の製造方法で製造された発泡樹脂積層金属板の構造体と、鋼材からなる被締結部材とを、前記リベットの端部においてスポット溶接により締結することを特徴とする発泡樹脂積層金属板の構造体の継手の製造方法。

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